CN115001438A - 一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构及滤波器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及异质集成器件制备技术领域，提供了一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构及滤波器，声波谐振器的结构包括衬底，设置在衬底上的压电薄膜，设置在压电薄膜上的电极阵列。电极阵列包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。基于本申请实施例提供的一种非标准反射栅结构，通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高声波谐振器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及异质集成器件制备技术领域，尤其涉及一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构及滤波器。
背景技术
现有SAW谐振器的是将压电薄膜与SiC衬底进行结合的双层结构，并在压电材料上设置平行的叉指电极(Interdigital transducer,IDT)，同时在叉指电极的左右两侧设置反射栅电极阵列，可以有效激发并约束纵向泄漏声表面波(LL-SAW)的声场能量，实现高性能的LL-SAW谐振器，这得益于碳化硅SiC衬底的高声速。其中，叉指电极和反射栅电极的中心间距是统一的。但是，LL-SAW会在叉指电极和反射栅交界处产生强散射，产生一个杂散模式，严重影响滤波器通带的平坦度。
发明内容
为了解决现有谐振器的结构容易产生杂散模式的问题，本申请实施例提供了一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构，包括：
衬底；衬底的材料为碳化硅；
设置在衬底上的压电薄膜；压电薄膜的材料为铌酸锂或者钽酸锂；
设置在压电薄膜上的电极阵列；电极阵列包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。
进一步地，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距的比值在区间[0.825，1)内。
进一步地，反射栅电极阵列包括第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列；
第一反射栅电极阵列设置在叉指电极阵列膜的一侧，第二反射栅电极阵列设置在叉指电极阵列的另一侧；
第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距相等；或者；
第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距不等。
进一步地，第一反射栅电极阵列包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列；
第二反射栅电极阵列包括第三反射栅子阵列和第四反射栅子阵列；
第一反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距不等；
第三反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距与第四反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距不等。
进一步地，第一反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距、第二反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距、第三反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距与第四反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距不等。
进一步地，叉指电极阵列和反射栅电极阵列与电极阵列的法线方向具有倾斜角；
倾斜角小于预设倾斜角阈值；预设倾斜角阈值为10°。
进一步地，结构还包括：
设置在衬底上的介质层；
介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝。
进一步地，结构还包括：
设置在电极阵列上的介质层；
介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝。
进一步地，结构还包括：
设置在电极阵列上的第一介质层；
设置在衬底上的第二介质层；
第一介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝；
第二介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝。
相应地，本申请实施例提供了一种滤波器，包括多个谐振器，谐振器为上述纵向泄漏声表面波谐振器的结构；
多个谐振器基于预设拓扑结构级联、桥接或耦合；或者；
多个谐振器与外部电容、电感元件级联或桥接。
本申请实施例具有如下有益效果：
本申请实施例提供的一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构及滤波器，纵向泄漏声表面波谐振器的结构包括衬底，设置在衬底上的压电薄膜，设置在压电薄膜上的电极阵列。电极阵列包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。基于本申请实施例提供的一种非标准反射栅结构，通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本申请实施例提供的一种谐振器的截面示意图一；
图2是本申请实施例提供的一种谐振器的俯视示意图一；
图3是本申请实施例提供的一种铌酸锂单晶上的LL-SAW谐振器响应曲线和铌酸锂薄膜/硅衬底上的LL-SAW谐振器响应曲线；
图4是本申请实施例提供的一种铌酸锂薄膜/碳化硅上的LL-SAW谐振器的仿真性能图；
图5是本申请实施例提供的一种滤波器的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种采用标准反射栅结构的基于铌酸锂薄膜/碳化硅衬底的LL-SAW滤波器的仿真性能图；
图7是本申请实施例提供的一种采用非标准反射栅结构的基于铌酸锂薄膜/碳化硅衬底的LL-SAW滤波器的仿真性能图；
图8是本申请实施例提供的一种谐振器的截面示意图二；
图9是本申请实施例提供的一种谐振器的截面示意图三；
图10是本申请实施例提供的一种谐振器的截面示意图四；
图11是本申请实施例提供的一种谐振器的俯视示意图二；
图12是本申请实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“具有”和“为”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
新一代移动通信技术迫切需要高性能的高频、大带宽射频前端滤波器。声波滤波器(surface acoustic wave,SAW)的工作频率为f＝v/(2×P)，与压电材料中传播的声波声速v成正比，与叉指电极的中心间距P成反比。为了提高滤波器的工作频率，现有方案是通过降低光刻的线宽，即降低叉指电极的中心间距P。然而，在SAW器件中，常用的声波模式为水平剪切波(Shear Horizontal Surface Acoustic Wave,SH-SAW)、瑞丽波(RayleighSurface Acoustic Wave,Rayleigh-SAW)、纵向泄漏波(Longitudinal Leaky SurfaceAcoustic Wave,LL-SAW)。其中，前两者声速不足4000m/s，后者声速大于6000m/s，因此基于LL-SAW的滤波器有望在相同的线宽下实现更高的工作频率。
声波谐振器是声波滤波器的基本单元，谐振器的性能将直接影响所搭建的滤波器的性能。基于铌酸锂LiNbO3或钽酸锂LiTaO3压电体单晶材料的LL-SAW谐振器Q值(谐振器每个周期内存储能量与消耗能量的比值的2π倍)较低，无法应用于滤波器。并且，对于多层的压电异质衬底结构，由于硅Si、石英Quartz等衬底声速偏低，若要将LL-SAW的声场能量局域在压电薄膜中，需要在压电薄膜和衬底之间设置布拉格反射层，如此导致器件结构复杂。
下面介绍本申请一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构的具体实施例，图1是本申请实施例提供的一种谐振器的截面示意图一，图2是本申请实施例提供的一种谐振器的俯视示意图一。本说明书提供了如实施例或附图所示的组成结构，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的模块或组成。实施例中列举的组成结构仅仅为众多组成结构中的一种方式，不代表唯一的组成结构，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的组成结构执行。
具体如图1和图2所示，纵向泄漏声表面波谐振器的结构可以包括衬底、设置在衬底上的压电薄膜以及设置压电薄膜上的电极阵列。其中，电极阵列可以包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。
本申请实施例中，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
本申请实施例中，电极阵列中电极的厚度可以大于60nm，但小于0.05P0。叉指电极阵列和反射栅电极阵列的金属厚度可以不同。
本申请实施例中，反射栅电极阵列可以包括第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列。其中，第一反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的一侧，第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的另一侧。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0。可选地，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。例如，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以0.975，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以为0.95。第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以0.975，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以为0.95。
在一种可选的实施方式中，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以相等，即P1＝P2。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以不等，即P1≠P2。
在一种可选的实施方式中，如图2所示，叉指电极阵列中叉指电极的长度可以不同，叉指电极阵列可以包括与每根叉指电极位于同一长度方向上的极短叉指电极(或伪叉指电极)，可以提高Q值。
在一种可选的实施方式中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列可以平行设置排布设置在压电薄膜上，第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的左右两侧。反射栅电极阵列可以短路连接，也可以断路连接。其中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列与电极阵列的法线方向具有倾斜角θ，该倾斜角可以小于预设倾斜角阈值。可选地，预设倾斜角阈值可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。
本申请实施例中，衬底的材料可以为碳化硅SiC，压电薄膜的材料为铌酸锂LiNbO3或钽酸锂LiTaO3。可选地，LiNbO3、LiTaO3薄膜厚度可以在区间[200nm,800nm]内。
图3是本申请实施例提供的一种铌酸锂单晶上的LL-SAW谐振器响应曲线和铌酸锂薄膜/硅衬底上的LL-SAW谐振器响应曲线。其中，实线可以表示铌酸锂单晶上的LL-SAW谐振器响应曲线，虚线可以表示铌酸锂薄膜/硅衬底上的LL-SAW谐振器响应曲线，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距可以小于叉指电极阵列中反射栅电极的中心间距。由图3可知，铌酸锂单晶上的LL-SAW谐振器和铌酸锂薄膜/硅衬底上的LL-SAW谐振器均无法实现高Q值或者高导纳比(导纳的最高点和最低点的差值)的谐振器性能。可见，本申请实施例提出的要解决的问题为铌酸锂薄膜/碳化硅的LL-SAW器件或者钽酸锂薄膜/碳化硅的LL-SAW器件中特有的。
图4是本申请实施例提供的一种铌酸锂薄膜/碳化硅上的LL-SAW谐振器的仿真性能图。仿真参数如下：衬底的材料为碳化硅SiC，压电薄膜为500nm X切的铌酸锂LiNbO3，叉指电极为100nm的铝Al，叉指电极的中心间距为P0＝1μm，金属化率为50％。其中，图(a)为P1＝P2＝P0情况的谐振器导纳响应和Q值曲线，图(b)为P1＝P2＝0.975P0情况的谐振器导纳响应和Q值曲线，图(c)为P1＝P2＝0.95P0情况的谐振器导纳响应和Q值曲线。由左图可知，若采用标准反射栅电极阵列结构(P1＝P2＝P0)，虽然谐振器的导纳比达到60dB以上，但在3.4GHz处会出现一个杂散模式，对应的Q值曲线出现了“坍塌”，说明声场能量泄漏严重。若采用本申请实施例提供的谐振器的结构，通过减小反射栅电极阵列结构中反射栅电极的中心间距，杂波消失。并且，随着反射栅电极阵列结构中反射栅电极的中心间距P的减小，Q值曲线的最高值点不断向高频偏移。通过减小反射栅电极阵列结构中反射栅电极的中心间距，可以抑制标准结构中的杂散模式，但会导致谐振器的高Q值频率区间变窄，如图(c)所示，仅在3.45～3.55GHz范围内谐振器Q值较高。
采用本申请实施例提供的谐振器的结构，通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。
下面介绍本申请一种滤波器的具体实施例，图5是本申请实施例提供的一种滤波器的结构示意图。该滤波器可以包括多个谐振器，每个谐振器可以为图1所示的结构。多个谐振器可以基于预设拓扑结构级联、桥接或耦合。如图5所示，多个谐振器可以基于预设拓扑结构级联。其中，串联谐振器的工作频率高于并联谐振器的工作频率，因此，需要令串联谐振器的谐振频率即导纳最高点和并联谐振器的反谐振频率基本相等。
图6是本申请实施例提供的一种采用标准反射栅结构的基于铌酸锂薄膜/碳化硅衬底的LL-SAW滤波器的仿真性能图。其中，虚线为滤波器对应的串、并联谐振器的导纳曲线，其分别在3.4GHz和3.15GHz处产生杂散模式。实线为LL-SAW滤波器的插入损耗曲线，不难看出，谐振器产生的杂散模式会在滤波器的通带中产生两处巨大的凹陷，使得器件不可用。
图7是本申请实施例提供的一种采用非标准反射栅结构的基于铌酸锂薄膜/碳化硅衬底的LL-SAW滤波器的仿真性能图。其中，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距P2相等，即P1＝P2＝0.95P0。虚线为滤波器对应的串、并联谐振器的导纳曲线，实线为LL-SAW滤波器的插入损耗曲线，可以看出，滤波器的通带平坦无凹陷。
下面介绍本申请一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构的具体实施例，图8是本申请实施例提供的一种谐振器的结构的示意图二。本说明书提供了如实施例或附图所示的组成结构，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的模块或组成。实施例中列举的组成结构仅仅为众多组成结偶中的一种方式，不代表唯一的组成结构，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的组成结构执行。
具体如图8所示，纵向泄漏声表面波谐振器的结构可以包括衬底、设置在衬底上的介质层、设置在介质层上的压电薄膜以及设置压电薄膜上的电极阵列。其中，电极阵列可以包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。
本申请实施例中，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
本申请实施例中，反射栅电极阵列可以包括第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列，其中，第一反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的一侧，第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的另一侧。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0。可选地，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
在一种可选的实施方式中，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以相等，即P1＝P2。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以不等，即P1≠P2。
在一种可选的实施方式中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列可以平行设置排布设置在压电薄膜上，第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的左右两侧。反射栅电极阵列可以短路连接，也可以断路连接。其中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列与电极阵列的法线方向具有倾斜角θ，该倾斜角小于预设倾斜角阈值。可选地，预设倾斜角阈值可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。
本申请实施例中，衬底的材料可以为碳化硅SiC，压电薄膜的材料为铌酸锂LiNbO3或钽酸锂LiTaO3。
本申请实施例中，介质层的材料可以为氧化硅SiOx、氮化硅Si3N4、氮化铝AlN或者氧化铝Al2O3等非金属材料，可以用于辅助材料制备工艺，可以进一步提升谐振器Q值或补偿器件温度稳定性。
采用本申请实施例提供的谐振器的结构，通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。通过在衬底上设置介质层，可以进一步提升谐振器Q值或补偿器件温度稳定性。
下面介绍本申请一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构的具体实施例，图9是本申请实施例提供的一种谐振器的结构的示意图三。本说明书提供了如实施例或附图所示的组成结构，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的模块或组成。实施例中列举的组成结构仅仅为众多组成结偶中的一种方式，不代表唯一的组成结构，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的组成结构执行。
具体如图9所示，纵向泄漏声表面波谐振器的结构可以包括衬底、设置在衬底上的压电薄膜、设置压电薄膜上的电极阵列以及设置在电极阵列上的介质层。其中，电极阵列可以包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。
本申请实施例中，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
本申请实施例中，反射栅电极阵列可以包括第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列，其中，第一反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的一侧，第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的另一侧。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0。可选地，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
在一种可选的实施方式中，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以相等，即P1＝P2。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以不等，即P1≠P2。
在一种可选的实施方式中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列可以平行设置排布设置在压电薄膜上，第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的左右两侧。反射栅电极阵列可以短路连接，也可以断路连接。其中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列与电极阵列的法线方向具有倾斜角θ，该倾斜角小于预设倾斜角阈值。可选地，预设倾斜角阈值可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。
本申请实施例中，衬底的材料可以为碳化硅SiC，压电薄膜的材料为铌酸锂LiNbO3或钽酸锂LiTaO3。
本申请实施例中，介质层的材料可以为氧化硅SiOx、氮化硅Si3N4、氮化铝AlN或者氧化铝Al2O3等非金属材料，可以用于辅助材料制备工艺，可以进一步提升谐振器Q值或补偿器件温度稳定性。
采用本申请实施例提供的谐振器的结构，通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。通过在衬底上设置介质层，可以进一步提升谐振器Q值或补偿器件温度稳定性。
下面介绍本申请一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构的具体实施例，图10是本申请实施例提供的一种谐振器的结构的示意图四。本说明书提供了如实施例或附图所示的组成结构，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的模块或组成。实施例中列举的组成结构仅仅为众多组成结偶中的一种方式，不代表唯一的组成结构，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的组成结构执行。
具体如图8所示，纵向泄漏声表面波谐振器的结构可以包括衬底、设置在衬底上的第一介质层、设置在第一介质层上的压电薄膜、设置压电薄膜上的电极阵列以及设置在电极阵列上的第二介质层。其中，电极阵列可以包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。
本申请实施例中，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
本申请实施例中，反射栅电极阵列可以包括第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列，其中，第一反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的一侧，第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的另一侧。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0。可选地，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P1与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内，第二反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P2与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
在一种可选的实施方式中，第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以相等，即P1＝P2。第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与第二反射阵列中反射栅电极的中心间距可以不等，即P1≠P2。
在一种可选的实施方式中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列可以平行设置排布设置在压电薄膜上，第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列可以设置在叉指电极阵列的左右两侧。反射栅电极阵列可以短路连接，也可以断路连接。其中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列与电极阵列的法线方向具有倾斜角θ，该倾斜角小于预设倾斜角阈值。可选地，预设倾斜角阈值可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。
本申请实施例中，衬底的材料可以为碳化硅SiC，压电薄膜的材料为铌酸锂LiNbO3或钽酸锂LiTaO3。
本申请实施例中，第一介质层的材料可以为氧化硅SiOx、氮化硅Si3N4、氮化铝AlN或者氧化铝Al2O3等非金属材料，第二介质层的材料可以为氧化硅SiOx、氮化硅Si3N4、氮化铝AlN或者氧化铝Al2O3等非金属材料，可以用于辅助材料制备工艺，可以进一步提升谐振器Q值或补偿器件温度稳定性。
采用本申请实施例提供的声波谐振器的结构，通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。通过将叉指和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。通过在衬底上设置介质层，可以进一步提升谐振器Q值或补偿器件温度稳定性。
下面介绍本申请一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构的具体实施例，图11是本申请实施例提供的一种谐振器的俯视示意图二。本说明书提供了如实施例或附图所示的组成结构，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的模块或组成。实施例中列举的组成结构仅仅为众多组成结偶中的一种方式，不代表唯一的组成结构，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的组成结构执行。
具体如图11所示，纵向泄漏声表面波谐振器的结构可以包括衬底、设置在衬底上的压电薄膜以及设置压电薄膜上的电极阵列。其中，电极阵列可以包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。通过减小反射栅电极阵列中反射栅的间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散波，提高谐振器的性能。
本申请实施例中，反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距P与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
本申请实施例中，反射栅电极阵列可以包括第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列，其中，第一反射栅电极阵列可以包括第一反射栅电极子阵列和第二反射栅电极子阵列，第二反射栅电极阵列可以包括第三反射栅电极子阵列和第四反射栅电极子阵列。第一反射栅电极子阵列和第二反射栅电极子阵列可以设置在叉指电极阵列的一侧，第三反射栅电极子阵列和第四反射栅电极子阵列可以设置在叉指电极的另一侧。第一反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P1可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0，第二反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P2可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0，第三反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P3可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0，第四反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P4可以小于叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0。第一反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距、第二反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距、第三反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距与第四反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距不等。可选地，第一反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P1与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内，第二反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P2与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内，第三反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P3与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内，第四反射栅电极子阵列中反射栅电极的中心间距P4与叉指电极阵列中叉指电极的中心间距P0的比值可以在区间[0.825，1)内。
在一种可选的实施方式中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列可以平行设置排布设置在压电薄膜上。反射栅电极阵列可以短路连接，也可以断路连接。其中，叉指电极阵列和反射栅电极阵列与电极阵列的法线方向具有倾斜角θ，该倾斜角θ小于预设倾斜角阈值。可选地，预设倾斜角阈值可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅电极阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高Q值，抑制杂波。
本申请实施例中，衬底的材料可以为碳化硅SiC，压电薄膜的材料为铌酸锂LiNbO3或钽酸锂LiTaO3。
下面介绍本申请一种滤波器的具体实施例，图12是本申请实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。该滤波器可以包括多个谐振器，每个谐振器可以为图1所示的结构。多个谐振器可以与外部电容、电感元件级联或桥接。如图12所示，多个谐振器可以与电感元件级联。
采用本申请实施例提供的纵向泄漏声表面波谐振器的结构，通过减小反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距，可以提高反射栅电极阵列的反射频率区间，从而可以抑制纵向泄漏波的杂散模式，提高谐振器的性能。
需要说明的是：上述本申请实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，且上述本说明书对特定的实施例进行了描述，其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序来执行并且能够实现预期的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和电子设备的实施例而言，由于其基于相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纵向泄漏声表面波谐振器的结构，其特征在于，包括：
衬底；所述衬底的材料为碳化硅；
设置在所述衬底上的压电薄膜；所述压电薄膜的材料为铌酸锂或者钽酸锂；
设置在所述压电薄膜上的电极阵列；所述电极阵列包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列，所述反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距小于所述叉指电极阵列中叉指电极的中心间距。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与所述叉指电极阵列中叉指电极的中心间距的比值在区间[0.825，1)内。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述反射栅电极阵列包括第一反射栅电极阵列和第二反射栅电极阵列；
所述第一反射栅电极阵列设置在所述叉指电极阵列的一侧，所述第二反射栅电极阵列设置在所述叉指电极阵列的另一侧；
所述第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与所述第二反射阵列中反射栅电极的中心间距相等；或者；
所述第一反射栅电极阵列中反射栅电极的中心间距与所述第二反射阵列中反射栅电极的中心间距不等。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，
所述第一反射栅电极阵列包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列；
所述第二反射栅电极阵列包括第三反射栅子阵列和第四反射栅子阵列；
所述第一反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距与所述第二反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距不等；
所述第三反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距与所述第四反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距不等。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述第一反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距、所述第二反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距、所述第三反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距与所述第四反射栅子阵列中反射栅电极的中心间距不等。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述叉指电极阵列和所述反射栅电极阵列与所述电极阵列的法线方向具有倾斜角；
所述倾斜角小于预设倾斜角阈值；所述预设倾斜角阈值为10°。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述结构还包括：
设置在所述衬底上的介质层；
所述介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝。
8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述结构还包括：
设置在所述电极阵列上的介质层；
所述介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝。
9.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述结构还包括：
设置在所述电极阵列上的第一介质层；
设置在所述衬底上的第二介质层；
所述第一介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝；
所述第二介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化铝或者氧化铝。
10.一种滤波器，其特征在于，包括多个谐振器，所述谐振器为权利要求1-9任一所述的纵向泄漏声表面波谐振器的结构；
所述多个谐振器基于预设拓扑结构级联、桥接或耦合；或者；
所述多个谐振器与外部电容、电感元件级联或桥接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |